英國薩塞克斯大學（University of Sussex）的這項研究突破由Emergent Photonics（EPic）Lab的Marco Peccianti教授所領導，研究團隊成員有Luana Olivieri、Juan S. Totero Gongora博士和研究生團隊。

據Sussex研究團隊稱，利用太赫茲輻射生成的影象被稱為“高光譜”，這是由於這種影象由畫素組成，而每個畫素都包含該點所對應物體的電磁特徵。太赫茲輻射位於電磁波譜中微波與紅外線之間，像X射線一樣能穿透紙、衣服和塑料等材料，且不會造成傷害。因此太赫茲輻射用於生物樣本檢測是安全的，太赫茲成像使觀察物體的分子組成並區分不同材料成為可能。

“太赫茲相機的核心挑戰並非收集影象，而是儲存物體的光譜指紋，這些光譜指紋很容易被相關技術破壞。”Peccianti教授在一份宣告中表示，“這就是體現我們成果重要性的所在。影象中所有的光譜指紋細節均可以儲存，這樣我們就可以詳細地研究所拍攝物體的性質。”

Sussex團隊的研究人員使用單畫素相機，利用太赫茲光圖案對樣本物體進行成像。他們打造的太赫茲相機原型可以探測物體如何改變太赫茲光的不同圖案。並將這些資訊與每個原始圖案的形狀相結合，這樣太赫茲相機就能揭示出該物體的影象及其化學成分。

葉片的高光譜成像過程。時間分辨的非線性鬼影成像相機使用非線性晶體將標準鐳射轉換為太赫茲圖案，從而實現利用單個太赫茲畫素重建複雜樣本。

基於單畫素探測和多模式照明的鬼影成像，是難以探測波譜區域的關鍵研究工具。在太赫茲波譜中，高解析度成像通常難以獲得，鬼影成像則成為嵌入時間維度的最佳方法，由此原理打造出“太赫茲高光譜成像儀”。

太赫茲輻射源非常微弱，高光譜成像迄今為止保真度有限。為了克服這個問題，Sussex研究團隊將標準鐳射照射到一種獨特的非線性材料上，這種材料能將可見光轉化為太赫茲波。從而讓該原型相機在非常接近樣品的地方產生太赫茲波，這與顯微鏡工作原理類似。由於太赫茲波可直接穿透物體而不影響物體本身，因此所產生的影象能在三維空間揭示物體的形狀和組成。

“這是技術重大進步，因為我們已經證明，以往在理論研究中探索的所有可能性不僅是可行的，而且我們的太赫茲相機證明了它們比預期的還優秀。”Totero Gongora博士解釋道，“在製造該相機過程中，我們發現了幾種優化成像過程的方法，目前這項技術已經很穩定並且效果顯著。”

Gongora表示，其研究團隊下一階段研究將加速影象重建過程，並逐漸將太赫茲相機應用於現實世界，如機場安檢、智慧汽車感測器、製造中的品質控制以及檢測面板癌等健康問題的掃描器等。

該研究成果已於2020年2月20日發表於OSA Optica，題目為“Hyperspectral terahertz microscopy via nonlinear ghost imaging”，論文地址：https://doi.org/10.1364/OPTICA.381035。